JPH0915831A - Manufacture of exposing mask - Google Patents
Manufacture of exposing maskInfo
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- JPH0915831A JPH0915831A JP7165094A JP16509495A JPH0915831A JP H0915831 A JPH0915831 A JP H0915831A JP 7165094 A JP7165094 A JP 7165094A JP 16509495 A JP16509495 A JP 16509495A JP H0915831 A JPH0915831 A JP H0915831A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体産業等で用いら
れるリソグラフィ技術に係わり、特に高分解能を実現す
ることのできる位相シフト効果を利用した露光用マスク
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography technique used in the semiconductor industry or the like, and more particularly to a method of manufacturing an exposure mask utilizing a phase shift effect capable of realizing high resolution.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、より微
細なパターンを作成していくことが要求されている。こ
れを実現するには、リソグラフィにおける分解能の向上
が必要であり、そのための手段として位相シフト法が提
唱されている。2. Description of the Related Art In recent years, with higher integration of LSIs, it has been required to create finer patterns. In order to realize this, it is necessary to improve the resolution in lithography, and a phase shift method has been proposed as a means therefor.
【０００３】また、ＬＳＩの高集積化が進むにつれ、よ
り微細なパターン形成技術を達成していくために露光光
源波長をより短くしていく方向にある。それは、リソグ
ラフィの分解能が波長に比例することによる。１Ｇビッ
トＤＲＡＭに対しては０．２μｍ、４ＧビットＤＲＡＭ
に対して０．１μｍの微細パターンが要求されており、
これらのパターンを実現するにはＫｒＦ（２４８ｎｍ）
或いはそれ以下の波長の光源を露光の際に用いる必要が
ある。Further, as the degree of integration of LSIs increases, the wavelength of the exposure light source tends to be shortened in order to achieve a finer pattern forming technique. That is because the resolution of lithography is proportional to the wavelength. 0.2 μm for 1 Gbit DRAM, 4 Gbit DRAM
Is required to have a fine pattern of 0.1 μm,
To realize these patterns, KrF (248nm)
Alternatively, it is necessary to use a light source having a wavelength shorter than that at the time of exposure.
【０００４】位相シフト効果を利用した位相シフトマス
ク、とりわけ半透明膜を用いたハーフトーン位相シフト
マスクには現在様々な材料が使用されており、位相シフ
ト膜は反応性ガス濃度の調節により比較的容易に所望の
光学定数を持つ膜を作成することの可能なＤＣ反応性ス
パッタリング法によって作成されている。ＤＣ反応性ス
パッタリング法で薄膜を形成する際には、ターゲットと
して導電体又は半導体の物質が用いられる。Various materials are currently used for a phase shift mask utilizing the phase shift effect, especially a halftone phase shift mask using a semitransparent film, and the phase shift film is relatively controlled by adjusting the reactive gas concentration. It is formed by a DC reactive sputtering method that can easily form a film having a desired optical constant. When forming a thin film by the DC reactive sputtering method, a conductor or a semiconductor material is used as a target.
【０００５】ところで、短波長で位相シフト膜として使
用できる物質には、光の透過性が高いことが要求される
ため絶縁体を用いる傾向にある。絶縁体ではターゲット
として機能しないので、導電体又は半導体のターゲット
からのスパッタ粒子と反応性ガスとを反応させ、この反
応生成物を位相シフト膜として成膜している。By the way, since a substance which can be used as a phase shift film at a short wavelength is required to have high light transmittance, an insulator tends to be used. Since an insulator does not function as a target, sputtered particles from a conductor or semiconductor target are reacted with a reactive gas, and this reaction product is formed as a phase shift film.
【０００６】しかしながら、この種の方法にあっては次
のような問題があった。即ち、スパッタ開始直後は基板
に到達するスパッタ粒子或いはその反応生成物が必ずし
も一定量ではなく、基板上に堆積される薄膜の組成が不
安定となる。位相シフトマスクでは位相シフト膜による
位相を厳密に制御する必要があり、このような膜組成の
不安定さは位相シフト膜による位相制御を困難にする。However, this type of method has the following problems. That is, immediately after the start of sputtering, the amount of sputtered particles or reaction products thereof reaching the substrate is not necessarily constant, and the composition of the thin film deposited on the substrate becomes unstable. In the phase shift mask, it is necessary to strictly control the phase by the phase shift film, and such instability of the film composition makes phase control by the phase shift film difficult.
【０００７】一方、ＤＣ反応性スパッタリング法により
絶縁体である位相シフト膜を基板上に形成する際、この
絶縁物がターゲットに付着して放電を不安定にすること
が問題となるため、ダミー等によりターゲット表面に付
着した絶縁物を取り除く必要があった。しかし、このタ
ーゲットのクリーニングにより作成された膜は膜厚方向
に組成が不均一となることが問題となっている。また、
このような組成不均一の膜は、マスク作成の際のエッチ
ングレートが一定でないために時間による終点判別が困
難であった。さらに、膜の位相量を測定する際にも分光
エリプソ等で位相量を決定することは非常に困難であっ
た。On the other hand, when the phase shift film, which is an insulator, is formed on the substrate by the DC reactive sputtering method, it becomes a problem that the insulator adheres to the target and makes the discharge unstable. Therefore, it was necessary to remove the insulator attached to the target surface. However, there is a problem that the film formed by cleaning the target has a non-uniform composition in the film thickness direction. Also,
In such a film having a non-uniform composition, it is difficult to determine the end point by time because the etching rate at the time of mask formation is not constant. Furthermore, it was very difficult to determine the phase amount by spectroscopic ellipsometry or the like when measuring the phase amount of the film.
【０００８】前述したように位相シフトマスクでは、位
相シフト膜の透過率，位相は非常に重要なパラメータで
ある。透過率，位相のずれは、位相シフトマスク性能を
劣化させ、焦点深度の減少やパターン寸法の変動などデ
バイス作成で大きな問題となっていた。As described above, in the phase shift mask, the transmittance and the phase of the phase shift film are very important parameters. The transmittance and the phase shift deteriorate the performance of the phase shift mask, and have been a serious problem in device fabrication such as a reduction in the depth of focus and a change in the pattern size.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このように従来、基板
上に位相シフト膜を形成するにはスパッタリング法が用
いられているが、この方法では位相シフト膜を均一性良
く形成することが困難であり、位相シフト膜による厳密
な位相制御が難しいという問題あった。As described above, conventionally, the sputtering method has been used to form the phase shift film on the substrate, but it is difficult to form the phase shift film with good uniformity by this method. However, there is a problem in that it is difficult to perform strict phase control with the phase shift film.
【００１０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、基板上に位相シフト膜
を均一性良く形成することができ、位相シフト膜による
位相制御性に優れた露光用マスクの製造方法を提供する
ことにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances. An object of the present invention is to form a phase shift film on a substrate with good uniformity and to provide excellent phase controllability by the phase shift film. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an exposure mask.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち本発
明は、基板上に位相シフト膜からなるパターンをスパッ
タリング法により形成する露光用マスクの製造方法にお
いて、前記位相シフト膜の成膜初期にスパッタ粒子の前
記基板への飛程を遮ることを特徴とする。In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is, the present invention provides a method for manufacturing an exposure mask in which a pattern made of a phase shift film is formed on a substrate by a sputtering method, in which the range of sputtered particles to the substrate is blocked at the initial stage of forming the phase shift film. Characterize.
【００１２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものが上げられる。 (1) 位相シフト膜を成膜した後に、この位相シフト膜を
所望パターンにパターニングすること。 (2) 位相シフト膜の成膜に用いるスパッタリング装置
は、ターゲット（陰極）と基板載置の電極（陽極）とが
対向配置されるチャンバ内に不活性ガスと反応性ガスを
導入する手段と、ターゲットと陽極との間に電界を印加
する手段と、ターゲットと基板との間を選択的に遮蔽す
るシャッタとを備えたものであり、ターゲットのスパッ
タリングによりターゲット材料と反応性ガスとの反応生
成物からなる薄膜を基板上に堆積するものである。 (3) 基板は、透光性基板であること。さらに、透光性基
板は、石英，ＭｇＦ2 ，ＣａＦ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 のいずれ
かであること。 (4) 基板は、高反射率基板であること。 (5) ターゲットは、半導体又は導電体であること。 (6) スパッタ粒子の基板への飛程を遮る手段として、シ
ャッタを用いること。 (7) スパッタリング法は、ＤＣマグネトロンスパッタリ
ング法又はＤＣ反応性スパッタリング法であること。 (8) 位相シフト膜は、ＳｉＮｘ，ＳｉＯｘ，ＳｉＮｘＯ
ｙ，ＭｏＳｉｘ，ＭｏＳｉＮｙ，ＭｏＳｉＯｘＮｙ，Ｗ
ＳｉＯｘ，ＷＳｉＮｘ，ＷＳｉＯｘＮｙ，ＣｒＯｘ，Ｃ
ｒＦｚ，ＣｒＯｘＦｚ，ＣｒＯｘＮｙ，ＡｌＯｘ，Ｈｆ
Ｏｘ（ｘ，ｙ，ｚは組成比で任意の実数）のいずれかで
あること。 (9) 位相シフト膜は、Ｓｉ，ＭｏＳｉ，ＷＳｉ，ＮｉＳ
ｉ，Ｃｒ，Ｃ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ａｌの酸化物、窒化物、炭
化物、水素化物、ハロゲン化物又はこれらの混合物であ
ること。 (10)基板界面に生じる膜質不均一層を、位相シフト膜の
膜厚の７％以下にすること。The following are preferred embodiments of the present invention. (1) After forming the phase shift film, patterning the phase shift film into a desired pattern. (2) The sputtering device used for forming the phase shift film has a means for introducing an inert gas and a reactive gas into a chamber in which a target (cathode) and a substrate-mounted electrode (anode) are arranged to face each other, It is provided with a means for applying an electric field between the target and the anode, and a shutter that selectively shields between the target and the substrate, and the reaction product of the target material and the reactive gas by sputtering the target. A thin film of is deposited on a substrate. (3) The substrate must be a translucent substrate. Further, the translucent substrate is made of quartz, MgF 2 , CaF 2 , or Al 2 O 3 . (4) The substrate should be a high reflectance substrate. (5) The target must be a semiconductor or conductor. (6) Use a shutter as a means to block the range of sputtered particles to the substrate. (7) The sputtering method shall be DC magnetron sputtering method or DC reactive sputtering method. (8) The phase shift film is made of SiNx, SiOx, SiNxO
y, MoSix, MoSiNy, MoSiOxNy, W
SiOx, WSiNx, WSiOxNy, CrOx, C
rFz, CrOxFz, CrOxNy, AlOx, Hf
Any of Ox (x, y, and z are arbitrary real numbers in composition ratio). (9) The phase shift film is made of Si, MoSi, WSi, NiS
i, Cr, C, Hf, Ti, Al oxide, nitride, carbide, hydride, halide, or a mixture thereof. (10) The film quality nonuniform layer generated at the substrate interface should be 7% or less of the film thickness of the phase shift film.
【００１３】[0013]
【作用】本発明によれば、成膜初期にスパッタ粒子の基
板への飛程を遮っているので、基板界面付近で位相シフ
ト膜の組成が不均一になるのを防止でき、基板界面から
組成の安定した位相シフト膜の形成が可能となる。従っ
て、位相シフト膜による位相制御を高精度に行うことが
でき、露光用マスクとしての性能を高めることができ
る。According to the present invention, since the range of sputtered particles to the substrate is blocked at the initial stage of film formation, the composition of the phase shift film can be prevented from becoming non-uniform near the substrate interface, and the composition from the substrate interface can be prevented. It becomes possible to form a stable phase shift film. Therefore, the phase control by the phase shift film can be performed with high accuracy, and the performance as the exposure mask can be improved.
【００１４】ここで、スパッタリング法で絶縁体からな
る位相シフト膜を作成する場合について説明する。例と
してターゲットにＳｉを、位相シフト膜としてＳｉＮｘ
膜を用いた場合を示す。Here, the case of forming a phase shift film made of an insulator by a sputtering method will be described. As an example, Si is used as a target and SiNx is used as a phase shift film.
The case where a membrane is used is shown.
【００１５】Ｓｉターゲットを用いて窒素を導入するこ
とで、基板に対してＳｉＮｘ位相シフト膜を作成する
と、図４（ａ）のようにスパッタリング直後に組成不均
一性が見られた。この場合、基板境界面付近、即ちスパ
ッタリング直後にＳｉ濃度の高い膜が形成されており、
その膜厚は８ｎｍ（位相シフト膜厚の７％）程度である
ことが分かった。この原因は、スパッタリング開始直後
はターゲット表面全体がＳｉであるために成膜レートが
速く、完全にＳｉが窒化しないまま基板に到達している
ために起こると考えられた。When a SiNx phase shift film was formed on the substrate by introducing nitrogen using a Si target, composition nonuniformity was observed immediately after sputtering as shown in FIG. 4 (a). In this case, a film having a high Si concentration is formed near the substrate boundary surface, that is, immediately after sputtering,
It was found that the film thickness was about 8 nm (7% of the phase shift film thickness). It is considered that this is because the film formation rate is fast because the entire target surface is Si immediately after the start of sputtering, and Si reaches the substrate without being completely nitrided.
【００１６】そこで本発明では、ターゲットクリーニン
グ後、マスク作成前にＳｉＮｘ位相シフト膜作成と同一
の条件で成膜し、その飛程中にシャッタを設け短時間遮
蔽を行い成膜レートが安定しターゲット表面がＳｉＮｘ
組成になった後、基板に対してＳｉＮｘ位相シフト膜の
作成を行った。この結果、図４（ｂ）に示すように基板
界面付近の組成不均一層が大幅に減少し、２ｎｍ（位相
シフト膜厚の２％）程度となり、ＳｉＮｘ位相シフト膜
の組成均一性が向上することが示された。また、この組
成不均一層の減少により、マスク加工時のエッチングに
ついてもエッチングレートの時間に対する均一性が向上
し、終点判別が容易になった。Therefore, in the present invention, after the target cleaning and before the mask formation, the film is formed under the same conditions as the SiNx phase shift film formation, and a shutter is provided during the range to shield the film for a short time to stabilize the film formation rate. Surface is SiNx
After the composition was reached, a SiNx phase shift film was formed on the substrate. As a result, as shown in FIG. 4B, the composition nonuniformity layer near the substrate interface is greatly reduced to about 2 nm (2% of the phase shift film thickness), and the composition uniformity of the SiNx phase shift film is improved. Was shown. Further, due to the reduction of the non-uniform composition layer, the uniformity of the etching rate with respect to the time of the mask processing is improved, and the end point determination is facilitated.
【００１７】次に、組成が不均一な層が存在する場合
に、透過率，位相差を所望の値に調節することについて
説明する。ＤＣ反応性スパッタリング法では、ターゲッ
トに導電体又は半導体の物質を用い、Ａｒ等の不活性ガ
スに酸素，窒素，弗素，水素等の反応性ガスを添加して
作成する。このため、組成不安定な膜の光学定数はター
ゲットの光学定数と反応性スパッタリングにより最終的
に得られる物質の光学定数の間の値を用いて解析を行
う。Next, adjustment of the transmittance and the retardation to desired values when there is a layer having a non-uniform composition will be described. In the DC reactive sputtering method, a conductive or semiconductor material is used as a target, and reactive gas such as oxygen, nitrogen, fluorine or hydrogen is added to an inert gas such as Ar to create the target. Therefore, the optical constant of the composition-unstable film is analyzed using a value between the optical constant of the target and the optical constant of the substance finally obtained by reactive sputtering.
【００１８】例えば、上記のＳｉＮｘの場合、波長２４
８ｎｍでのＳｉターゲットの光学定数Ｎｉ＝２．０１９
−３．１２ｉと反応性ガスにＡｒと窒素を用いて最終的
に作成されるＳｉＮｘの光学定数Ｎｆ＝２．１５−０．
４５４ｉの間で取り得る値を用い、光学定数が連続又は
断続的に変化するように設定する。但し、位相シフト膜
の組成不均一層が厚いと上記の解析を行うにしても解析
のための演算処理が膨大となり、実質的に困難である。
本願のように、組成不均一層を薄くできると、上記の解
析が可能となるのである。For example, in the case of the above SiNx, the wavelength 24
Optical constant Ni of Si target at 8 nm Ni = 2.019
-3.12i and optical constant Nf of 2.15-0. Of SiNx finally produced using Ar and nitrogen as a reactive gas.
A value that can be taken between 454i is used, and the optical constant is set to change continuously or intermittently. However, if the nonuniform composition layer of the phase shift film is thick, even if the above analysis is performed, the calculation processing for analysis becomes enormous and it is substantially difficult.
If the composition non-uniformity layer can be made thin as in the present application, the above analysis becomes possible.
【００１９】上記では、半透明位相シフト膜としてＳｉ
Ｎｘを例として取り上げたが、他にもＭｏ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，Ｈｆなどの遷移元素又はこれらのシリサイドの酸化
物，窒化物，水素化物，炭化物，ハロゲン化物，及びこ
れらの混合物などに対しても上記手法により膜組成を膜
厚方向に均一に作成することが可能である。In the above, Si is used as the semitransparent phase shift film.
Nx was taken as an example, but other than that, Mo, Cr, A
A film composition should be uniformly formed in the film thickness direction by the above method for transition elements such as l and Hf, or oxides, nitrides, hydrides, carbides, halides of these silicides, and mixtures thereof. Is possible.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例方法に使用
したＤＣスパッタリング装置を示す概略構成図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a DC sputtering apparatus used in the method of the first embodiment of the present invention.
【００２１】真空チャンバ１０１内に、陰極としてのタ
ーゲット１０２と陽極１０３が対向配置されており、試
料基板１０４は陽極１０３上に載置される。ターゲット
１０２と陽極１０３との間には開閉可能なシャッタ１０
５が設けられている。チャンバ１０１内には、Ａｒ等の
不活性性ガスとＮ2 等の反応性ガスとの混合ガスが導入
される。ターゲット１０１と陽極１０３との間には直流
電源１０６により電圧が印加される。そして、Ａｒイオ
ンによりターゲット１０２がスパッタされ、ターゲット
１０２のスパッタ粒子が反応性ガスと反応し、その反応
生成物が基板１０４上に堆積されるものとなっている。A target 102 as a cathode and an anode 103 are arranged in opposition to each other in a vacuum chamber 101, and a sample substrate 104 is placed on the anode 103. A shutter 10 that can be opened and closed between the target 102 and the anode 103.
5 are provided. A mixed gas of an inert gas such as Ar and a reactive gas such as N 2 is introduced into the chamber 101. A DC power supply 106 applies a voltage between the target 101 and the anode 103. Then, the target 102 is sputtered by Ar ions, the sputtered particles of the target 102 react with the reactive gas, and the reaction product thereof is deposited on the substrate 104.
【００２２】図２は、本実施例方法に係わる露光用マス
クの製造工程を示す断面図である。本実施例は、ＡｒＦ
エキシマレーザ露光に用いるＳｉＮｘ位相シフト膜の形
成法に関する。FIG. 2 is a sectional view showing a process of manufacturing an exposure mask according to the method of this embodiment. In this example, ArF
The present invention relates to a method for forming a SiNx phase shift film used for excimer laser exposure.
【００２３】まず、図２（ａ）に示すように、石英等か
らなる透明基板２０１を前記スパッタリング装置のチャ
ンバ内に導入する。次いで、パワー０．６ｋＷ、Ａｒガ
ス流量５０ｓｃｃｍにて遮蔽板（シャッタ）に対してス
パッタリングを行った後、窒素ガスを１０ｓｃｃｍ導入
し、ＳｉＮｘ位相シフト膜作成と同一条件で遮蔽板に対
し１分間スパッタリングを行った。その後、遮蔽板を取
り除き、透明基板２０１に対して膜厚が８７ｎｍとなる
ように膜厚方向の組成均一性の良好なＳｉＮｘ膜位相シ
フト膜２０２を形成した。このとき、位相シフト膜の振
幅透過率は１９３ｎｍで２４．５％であった。First, as shown in FIG. 2A, a transparent substrate 201 made of quartz or the like is introduced into the chamber of the sputtering apparatus. Then, after sputtering the shield plate (shutter) with a power of 0.6 kW and an Ar gas flow rate of 50 sccm, nitrogen gas was introduced at 10 sccm, and the shield plate was sputtered for 1 minute under the same conditions as the SiNx phase shift film formation. I went. After that, the shielding plate was removed, and the SiNx film phase shift film 202 having good composition uniformity in the film thickness direction was formed so that the film thickness was 87 nm with respect to the transparent substrate 201. At this time, the amplitude transmittance of the phase shift film was 24.5% at 193 nm.
【００２４】次いで、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＮ
ｘ膜２０２上に電子ビームレジスト２０３を塗布し、さ
らに電子ビーム描画時に生じるチャージアップを防止す
るために導電性の膜２０４をレジスト２０３上に形成し
た。その後、図２（ｃ）に示すように、電子ビーム描画
により所望のレジストパターンを形成した。Then, as shown in FIG. 2B, SiN
An electron beam resist 203 was applied on the x film 202, and a conductive film 204 was formed on the resist 203 in order to prevent charge-up that occurs during electron beam writing. After that, as shown in FIG. 2C, a desired resist pattern was formed by electron beam writing.
【００２５】次いで、図２（ｄ）に示すように、レジス
ト２０３のパターンをマスクとしてＳｉＮｘ膜２０２を
選択エッチングすることにより、ＳｉＮｘ膜２０２のパ
ターニングを行った。このときのエッチングには、等方
性ドライエッチング等を用いれば良い。その後、図２
（ｅ）に示すように、レジストパターンを除去すること
で、ＳｉＮｘ半透明位相シフトパターンを得た。Next, as shown in FIG. 2D, the SiNx film 202 was patterned by selectively etching the SiNx film 202 using the pattern of the resist 203 as a mask. For the etching at this time, isotropic dry etching or the like may be used. After that, Figure 2
As shown in (e), the resist pattern was removed to obtain a SiNx semitransparent phase shift pattern.
【００２６】このように本実施例方法によれば、スパッ
タリングによる成膜初期時にシャッタを閉じ、スパッタ
粒子の基板への飛程を遮っているので、成膜初期時にお
けるＳｉＮｘ膜の不安定な成膜を防止することができ
る。このため、前記図４（ｂ）に示すように、基板界面
付近の組成不均一層が大幅に減少し、ＳｉＮｘ位相シフ
ト膜の組成均一性を向上させることができる。As described above, according to the method of this embodiment, since the shutter is closed at the beginning of film formation by sputtering to block the range of sputtered particles to the substrate, the SiNx film is unstable during the initial film formation. The film can be prevented. Therefore, as shown in FIG. 4B, the composition nonuniformity layer in the vicinity of the substrate interface is significantly reduced, and the composition uniformity of the SiNx phase shift film can be improved.
【００２７】従って、絶縁膜の光学定数を再現性良く作
成することが可能となり、かつ膜厚方向の組成均一性が
向上したために、エッチングの際の加工精度が向上し、
さらにエッチング終点判別を単純に時間で管理すること
ができるので、高価な装置を必要とせず工程が簡易とな
る。以上のことからパターン転写特性の安定したマスク
を低コストで作成することが可能となる。さらに、熱膨
脹係数の違いによりターゲットから発生するダストを減
少させることができるため、生産性を向上させることが
可能となった。Therefore, the optical constants of the insulating film can be created with good reproducibility, and the composition uniformity in the film thickness direction is improved, so that the processing accuracy at the time of etching is improved,
Further, since the etching end point determination can be simply managed in time, an expensive device is not required and the process is simplified. From the above, it becomes possible to produce a mask with stable pattern transfer characteristics at low cost. Furthermore, since the dust generated from the target can be reduced due to the difference in the coefficient of thermal expansion, it is possible to improve the productivity.
【００２８】なお、本実施例ではスパッタリング法とし
てＤＣ反応性スパッタリング法を用いたが、これに限ら
ずＤＣマグネトロンスパッタリング法でもよく、他の方
式でもよい。但し、ターゲットそのものではなく、ター
ゲットと反応性ガスとの反応生成物を堆積するものに有
効である。 （実施例２）第１の実施例に記載の製造装置並びに製造
方法により得られた振幅透過率２４．５％、位相差１８
０°のハーフトーン型位相シフトマスクを用い、露光光
源にＡｒＦレーザを用いて０．１５μｍのホールパター
ンを形成したところ、寸法変動±５％を満たす１．２μ
ｍの焦点深度を得ることができた。一方、従来法で作成
したマスクではエッチングによるパターン形状が悪く、
このため焦点深度が０．２μｍとマスク作成時の性能を
大幅に劣化させていることが分かった。Although the DC reactive sputtering method is used as the sputtering method in this embodiment, the present invention is not limited to this, and the DC magnetron sputtering method or another method may be used. However, it is effective not for the target itself but for depositing the reaction product of the target and the reactive gas. (Embodiment 2) An amplitude transmittance of 24.5% and a phase difference of 18 obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method described in the first embodiment.
When a 0.15 μm hole pattern was formed by using an ArF laser as an exposure light source using a 0 ° halftone phase shift mask, 1.2 μ satisfying a dimensional variation of ± 5%.
It was possible to obtain a depth of focus of m. On the other hand, the mask formed by the conventional method has a bad pattern shape due to etching,
Therefore, it was found that the depth of focus was 0.2 μm, which significantly deteriorated the performance at the time of mask making.
【００２９】この結果、実施例記載の製造装置並びに製
造方法により作成されたハーフトーン型位相シフトマス
クを用いることで、良好な寸法制御性を得ることが可能
となり、電気的特性の安定したデバイスを作成すること
ができた。このデバイスの応答速度は大変優れ、これを
用いた計算機等についても高い動作信頼性を得ることが
できた。 （実施例３）本実施例は、波長２４８ｎｍのＫｒＦ位相
シフトマスクの透過率，位相差の解析手法に関する。位
相シフト膜はＳｉＮｘ膜で、ターゲットにＳｉを用いて
ＤＣ反応性スパッタリング法により作成した。ここで、
第１の実施例と同様に成膜初期にスパッタ粒子の基板へ
の飛程を遮ることにより、組成不均一層を２ｎｍ程度に
薄くすることができた。As a result, by using the halftone type phase shift mask manufactured by the manufacturing apparatus and the manufacturing method described in the embodiment, it becomes possible to obtain good dimensional controllability and to obtain a device having stable electric characteristics. I was able to create it. The response speed of this device was very good, and we were able to obtain high operational reliability for computers and other devices that used it. (Embodiment 3) This embodiment relates to an analysis method of transmittance and phase difference of a KrF phase shift mask having a wavelength of 248 nm. The phase shift film is a SiNx film and was formed by a DC reactive sputtering method using Si as a target. here,
By blocking the range of sputtered particles to the substrate at the initial stage of film formation as in the first embodiment, the nonuniform composition layer could be thinned to about 2 nm.
【００３０】このときの透過率と位相差を求めるため、
組成不安定層の膜厚と光学定数を、図３に示すように厚
さ０．２ｎｍの層を１０層用い、その光学定数をＳｉが
ＳｉＮｘに滑らかに変化させた構造により解析を行っ
た。このとき、波長２４８ｎｍでのＳｉターゲットの光
学定数Ｎｉ＝２．０１９−３．１２ｉ、最終的に作成さ
れるＳｉＮｘの光学定数Ｎｆ＝２．１５−０．４５４ｉ
として行った。In order to obtain the transmittance and the phase difference at this time,
The film thickness and the optical constant of the compositionally unstable layer were analyzed by a structure in which 10 layers having a thickness of 0.2 nm were used and the optical constant was changed smoothly from Si to SiNx as shown in FIG. At this time, the optical constant Ni of the Si target at a wavelength of 248 nm is Ni = 2.019-3.12i, and the optical constant Nf of the finally formed SiNx is Nf = 2.15-0.454i.
Went as.
【００３１】この結果、２ｎｍ程度の組成不均一層があ
った場合でも所望の透過率６％，位相差１８０°の位相
シフトマスクを得ることが可能であることが分かった。
本実施例ではＳｉからＳｉＮｘに光学定数が変化してい
るとしているが、Ｓｉからでなく中間組成ＳｉＮｙ（０
＜ｙ＜ｘ）であってもよい。また、今回は透過率６％、
位相差１８０°となるように調節したが、これに限らず
透過率は５〜１５％、位相差では１６０〜２００°の範
囲であるように調節されていてもよい。As a result, it was found that it is possible to obtain a phase shift mask having a desired transmittance of 6% and a phase difference of 180 ° even when there is a composition non-uniform layer of about 2 nm.
Although the optical constant is changed from Si to SiNx in the present embodiment, the intermediate composition SiNy (0
It may be <y <x). Also, this time the transmittance is 6%,
Although the phase difference is adjusted to 180 °, the transmittance may be adjusted to 5 to 15%, and the phase difference may be adjusted to 160 to 200 °.
【００３２】なお、従来のように８μｍもの組成不均一
層がある場合、解析を行うにしてもデータ量が格段に増
え、上記手法により透過率，位相差を制御することは極
めて困難である。つまり、本発明により組成不均一層が
極めて薄くなって初めて、本実施例のように解析により
所望の透過率，位相差の位相シフトマスクを得ることが
可能となるのである。In the case where there is a non-uniform composition layer having a thickness of 8 μm as in the conventional case, the amount of data is remarkably increased even if analysis is performed, and it is extremely difficult to control the transmittance and the phase difference by the above method. That is, according to the present invention, the phase shift mask having desired transmittance and phase difference can be obtained by analysis as in the present embodiment only when the composition non-uniformity layer becomes extremely thin.
【００３３】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。位相シフト膜の形成に用いるスパッ
タリング装置の構成は、前記図１に示す構成に何等限定
されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能であ
る。さらに、ＤＣスパッタリング装置に限るものではな
く、マグネトロンスパッタリング装置，ＲＦスパッタリ
ング装置，バイアススパッタ装置などの他のスパッタリ
ング装置を用いることができる。本発明はターゲットそ
のものではなく、ターゲットと反応性ガスとの反応生成
物を堆積する場合に特に有効である。The present invention is not limited to the above embodiments. The structure of the sputtering apparatus used for forming the phase shift film is not limited to the structure shown in FIG. 1 and can be appropriately changed according to the specifications. Further, the sputtering device is not limited to the DC sputtering device, and other sputtering devices such as a magnetron sputtering device, an RF sputtering device, and a bias sputtering device can be used. The present invention is particularly effective when depositing the reaction product of the target and the reactive gas, not the target itself.
【００３４】また、実施例では位相シフト膜としてＳｉ
Ｎｘ膜、ターゲットにＳｉを用いたが、これらに限らず
他の材料、例えばＳｉ，Ｃｒ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａ
ｌ，Ｓｎ，Ｈｆなどの金属やＡｌＳｉ，ＭｏＳｉ，ＷＳ
ｉ，ＮｉＳｉ，ＡｌＣｕＳｉなどの金属シリサイド膜、
カーボン或いはこれらの酸化物，窒化物，水素化物，ハ
ロゲン化物の単体又はこれらの混合物を用いても同様の
効果が得られる。Further, in the embodiment, Si is used as the phase shift film.
Although Si was used for the Nx film and the target, it is not limited to these and other materials such as Si, Cr, Ge, Ti, Ta and A are used.
Metals such as 1, Sn, Hf and AlSi, MoSi, WS
metal silicide film such as i, NiSi, AlCuSi,
Similar effects can be obtained by using carbon, or oxides, nitrides, hydrides, or halides thereof, or a mixture thereof.
【００３５】また、基板は石英に限るものではなく、Ｍ
ｇＦ2 ，ＣａＦ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 等の透明基板を用いるこ
ともできる。さらに、透明基板の代わりに、高反射率基
板を用いることも可能である。さらに、反応ガスとして
はＡｒと窒素を用いたが、これに限らず酸素，弗素，水
素などを用いてもよい。The substrate is not limited to quartz, but M
A transparent substrate made of gF 2 , CaF 2 , Al 2 O 3 or the like can also be used. Further, it is also possible to use a high reflectance substrate instead of the transparent substrate. Furthermore, although Ar and nitrogen are used as the reaction gas, the present invention is not limited to this, and oxygen, fluorine, hydrogen, or the like may be used.
【００３６】また、この手法はＫｒＦエキシマレーザ波
長，ｇ線，ｉ線等の各波長に対する露光用位相シフト膜
に適用可能である。さらに、位相シフト膜の膜厚は、し
ように応じて適宜変更可能である。また、導電性膜を位
相シフト膜上に形成する代わりに、基板上に予め帯電防
止の役割をする膜が形成されているものを用いてもよ
い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。Further, this method can be applied to the exposure phase shift film for each wavelength of KrF excimer laser wavelength, g-line, i-line and the like. Further, the film thickness of the phase shift film can be appropriately changed depending on the purpose. Further, instead of forming the conductive film on the phase shift film, it is possible to use a substrate on which a film having a role of antistatic is formed in advance. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
パッタリング法で位相シフト膜を形成する際に、成膜初
期のスパッタ粒子の基板への飛程を遮蔽板等を用いて遮
ることにより、スパッタリング初期に基板上に形成され
る組成不安定層の形成を防止でき、膜厚方向の膜組成を
均一にすることができる。これにより、位相シフト膜に
よる位相制御性に優れた露光用マスクを製造することが
可能となる。As described above in detail, according to the present invention, when the phase shift film is formed by the sputtering method, the range of sputtered particles to the substrate at the initial stage of film formation is blocked by using a shield plate or the like. Thereby, formation of a composition unstable layer formed on the substrate at the initial stage of sputtering can be prevented and the film composition in the film thickness direction can be made uniform. As a result, it becomes possible to manufacture an exposure mask having excellent phase controllability by the phase shift film.
【図１】本発明の実施例に用いるＤＣスパッタリング装
置を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a DC sputtering apparatus used in an embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施例に係わる露光用マスクの製造工程
を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask according to the first embodiment.
【図３】第２の実施例を説明するためのもので、波長２
４８ｎｍにおける組成不均一層の光学定数変化を考慮
し、透過率，位相差を調節した時の光学定数を示す図。FIG. 3 is a view for explaining a second embodiment, which is a wavelength 2
The figure which shows the optical constant when a transmittance | permeability and a phase difference are adjusted considering the optical constant change of a composition non-uniform | heterogenous layer in 48 nm.
【図４】ＳｉＮｘのラザフォードバックスキャッタリン
グ分析による膜厚方向組成分析結果を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the results of composition analysis in the film thickness direction by Rutherford backscattering analysis of SiNx.
１０１…真空チャンバ １０２…ターゲット（陰極） １０３…陽極 １０４…基板 １０５…シャッタ（遮蔽板） １０６…電源 ２０１…透明基板 ２０２…ＳｉＮ膜（位相シフト膜） ２０３…電子ビームレジスト ２０４…導電性膜 101 ... Vacuum chamber 102 ... Target (cathode) 103 ... Anode 104 ... Substrate 105 ... Shutter (shielding plate) 106 ... Power source 201 ... Transparent substrate 202 ... SiN film (phase shift film) 203 ... Electron beam resist 204 ... Conductive film
Claims (3)
スパッタリング法により形成する露光用マスクの製造方
法において、 前記位相シフト膜の成膜初期にスパッタ粒子の前記基板
への飛程を遮ることを特徴とする露光用マスクの製造方
法。1. A method of manufacturing an exposure mask in which a pattern made of a phase shift film is formed on a substrate by a sputtering method, wherein a range of sputtered particles to the substrate is blocked at an initial stage of forming the phase shift film. A method for manufacturing a characteristic exposure mask.
料と反応性ガスとの反応生成物からなる位相シフト膜を
基板上に所定厚さに成膜した後、この位相シフト膜を所
望パターンにパターニングする露光用マスクの製造方法
において、 前記位相シフト膜の成膜初期に、前記ターゲットからの
スパッタ粒子の前記基板への飛程を遮ることを特徴とす
る露光用マスクの製造方法。2. A phase shift film made of a reaction product of a target material and a reactive gas is formed to a predetermined thickness on a substrate by using a sputtering method, and then the phase shift film is patterned into a desired pattern. A method of manufacturing an exposure mask, which comprises blocking the range of sputtered particles from the target to the substrate at the initial stage of forming the phase shift film.
明基板とが対向配置されるチャンバ内に不活性ガスと反
応性ガスを導入する手段と、ターゲットと透明基板との
間に電界を印加する手段と、ターゲットと透明基板との
間を選択的に遮蔽するシャッタとを備えたスパッタリン
グ装置を用い、透明基板上にターゲット材料と反応性ガ
スとの反応生成物からなる位相シフト膜を所定厚さに成
膜する工程と、前記位相シフト膜を所望パターンにパタ
ーニングする工程とを有する露光用マスクの製造方法に
おいて、 前記スパッタリング装置による位相シフト膜の成膜初期
に前記シャッタを閉じて、前記ターゲットからのスパッ
タ粒子の前記基板への飛程を遮ることを特徴とする露光
用マスクの製造方法。3. A means for introducing an inert gas and a reactive gas into a chamber in which a target made of a conductor or a semiconductor and a transparent substrate are arranged to face each other, and a means for applying an electric field between the target and the transparent substrate. And a sputtering device provided with a shutter that selectively shields between the target and the transparent substrate, and a phase shift film made of a reaction product of the target material and the reactive gas on the transparent substrate to a predetermined thickness. In a method of manufacturing an exposure mask having a step of forming a film, and a step of patterning the phase shift film into a desired pattern, the shutter is closed at the initial stage of forming the phase shift film by the sputtering device, A method of manufacturing an exposure mask, characterized in that the range of sputtered particles to the substrate is blocked.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7165094A JPH0915831A (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Manufacture of exposing mask |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP7165094A JPH0915831A (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Manufacture of exposing mask |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH0915831A true JPH0915831A (en) | 1997-01-17 |
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ID=15805778
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0915831A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11237726A (en) * | 1997-12-19 | 1999-08-31 | Hoya Corp | Phase shift mask and phase shift mask blank |
| JP2002169265A (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Hoya Corp | Photomask blank and method of manufacturing photomask blank |
| US6762000B2 (en) | 2000-09-12 | 2004-07-13 | Hoya Corporation | Phase shift mask blank, photo mask blank and manufacturing apparatus and method of blanks |
| JP2015111246A (en) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 信越化学工業株式会社 | Halftone phase shift photomask blank, halftone phase shift photomask, and pattern exposure method |
-
1995
- 1995-06-30 JP JP7165094A patent/JPH0915831A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11237726A (en) * | 1997-12-19 | 1999-08-31 | Hoya Corp | Phase shift mask and phase shift mask blank |
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| JP2002169265A (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Hoya Corp | Photomask blank and method of manufacturing photomask blank |
| JP2015111246A (en) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 信越化学工業株式会社 | Halftone phase shift photomask blank, halftone phase shift photomask, and pattern exposure method |
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